Een paar onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Amherst publiceerden onlangs de resultaten van een studie die als eerste een procesgebaseerde modelleringsaanpak gebruikt om te begrijpen hoeveel CO₂ rivieren en beken dragen bij aan de atmosfeer. Het team concentreerde zich op het stroomgebied van de East River in de Rocky Mountains in Colorado en ontdekte dat hun nieuwe aanpak veel nauwkeuriger is dan traditionele benaderingen, die CO₂ overschatten. emissies tot een factor 12. Een vroege online versie van het onderzoek is onlangs gepubliceerd door Global Biogeochemical Cycles.

Wetenschappers verwijzen naar de totale CO₂ circuleert door de aarde en de atmosfeer als het koolstofbudget. Dit budget omvat zowel antropogene bronnen van CO₂ , zoals die afkomstig zijn van de verbranding van fossiele brandstoffen, evenals meer natuurlijke bronnen van CO₂ die deel uitmaken van de reguliere koolstofcyclus van de planeet. "In het tijdperk van wereldwijde klimaatverandering", zegt Brian Saccardi, afgestudeerde student geowetenschappen aan UMass Amherst en hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, "moeten we weten wat de basisniveaus van CO₂ zijn, waar ze vandaan komen en hoe dat fysieke proces van koolstofemissie werkt." Zonder zo'n basislijn is het moeilijk om te weten hoe de aarde verandert als CO₂ niveaus stijgen.

Beken en rivieren zijn een van de vele locaties die van nature CO₂ uitstoten -wetenschappers weten dit al lang, maar het is een heel moeilijk getal geweest om vast te pinnen. Gedeeltelijk komt dit omdat CO₂ emissies fluctueren snel en het is onpraktisch gebleken om alle riviernetwerken op aarde fysiek te monitoren. En dus vertrouwen wetenschappers doorgaans op statistische modellen om te schatten hoeveel CO₂ beken en rivieren uitstoten. Het probleem, legt Saccardi uit, is dat de modellen geen rekening houden met de volledige complexiteit van hoe CO₂ beweegt van het grondwater naar de beek of rivier, wat er daar mee gebeurt en hoeveel er in de atmosfeer terechtkomt.

"Dit is de eerste keer dat we rekening houden met de fysieke processen zelf", zegt Matthew Winnick, hoogleraar geowetenschappen aan UMass Amherst en co-auteur van het artikel. "We moeten weten hoe elke stap van de beweging van CO₂ werkt, dus we weten hoe ze zullen reageren op klimaatverandering."

Saccardi en Winnick hebben een "procesgebaseerd" model ontworpen, getest en gevalideerd dat gebaseerd is op de wetten van de fysica en op empirische metingen om tot zijn schattingen te komen. Het paar nam 121 metingen van beken in het afgelegen stroomgebied van de East River in Colorado, waartegen ze hun nieuwe model konden testen. En de resultaten waren duidelijk:volgens het onderzoek is hun model veel nauwkeuriger dan de standaardbenaderingen.

Hoewel Saccardi en Winnick er snel op wijzen dat hun conclusies alleen van toepassing zijn op het stroomgebied van de East River, hebben ze plannen voor de toekomst om hun procesgebaseerde model breder toe te passen en vermoeden ze dat hun nieuwe methode kan helpen om het natuurlijke koolstofbudget van de aarde radicaal opnieuw te evalueren.